관리번호

2024-국제공동연구-01

(품목공모형)

기술분류

대분류(미래통신‧전파)-중분류(양자정보통신)

중점분야

AI( ), AI반도체( ), 5G·6G( ), 양자(√), 메타버스( ), 사이버보안( )

기획유형

임무지향형R&D( √ ), 문제해결형R&D(   ), 기술축적형R&D(   )

품목(문제)명

(한-미 공동연구) 양자정보통신 공동연구

1. 품목 정의

ㅇ (개념) 한-미 양자정보통신 공동연구

- 본 과제는 미 공군과학연구소(The US Air Force Office of Scientific Research (AFOSR)) 산하 아시아지부(Asian Office of Aerospace Research & Development (AOARD))와 공동으로 연구비를 지원하는 과제임

ㅇ (필요성)

- 양자정보통신 기술은 광범위한 파급 잠재력을 지닌 차세대 혁신 기술로써, 미국 등 기술선진국들은 이를 미래전략산업으로 지정·육성 중

- 우리도 「국가전략기술 육성방안」(‘22.10월)을 통해 ’양자‘를 전략기술로 지정하였으며, 이에 대한 기술격차 해소를 위해 기술선도국과의 공동연구를 통해 앞선 역량 및 자원을 적극 연계·활용하여 연구역량의 조기 강화 필요

ㅇ (지원범위)

- 본 공동연구에서는 양자역학적 현상을 이용한 이미징, 센싱 및 정밀측정, 정보처리 및 전달, 혹은 복합물질(complex material)의 발견 및 시뮬레이션과 같은 분야에서 비고전적인 물리적 자원(non-classical physical resources)을 사용하여 고전적 연구 결과를 능가하는 성과(beyond-classical capability)를 창출하는 것을 목표로 함

(The proposed work is expected to utilize non-classical physical resources to develop beyond-classical capabilities in imaging, sensing and precision measurements, information processing and transfer, or simulation and discovery of complex materials.)

‧ 양자 센싱 및 이미징, 양자 통신 및 네트워크, 양자 중계기, 양자 정보 처리, 양자 컴퓨팅/시뮬레이션 등의 광범위한 영역이 포함되며, 얽힘 상태의 생성 및 제어, 손실 및 결맞음 제어(dissipation engineering), 새로운 형태의 큐빗 개발 및 제어, 그리고 상이한 유형의 큐빗 사이의 결맞음 상태전이 등을 연구

(Research topics of interest in this program include the following broad areas: quantum communications and networks, quantum repeaters, quantum information processing, and quantum computing/simulation; and fundamental studies in support of this research area, such as fundamental investigations of the creation, manipulation, and characterization of entanglement, highly entangled states, dissipation engineering, quantum control techniques, new types of qubit development, and coherent state transfer between different types of qubits.)

‧ 새로운 물질(원자 혹은 분자 구조, 초전도체, 반도체 혹은 위상부도체 양자구조 양자 결함 등)이 탁월한 양자적 성질(superb quantum behavior, 즉 결맞음, 양자 얽힘, 스핀 동역학 등)을 만들어낼 수 있도록 이해하고 설계하는 연구 및 새로운 물질에서 얻고자 하는 양자적 성질에 영향을 미치는 요소(탄성, 진동, 표면, 인터페이스 등)에 대한 연구, 손실 및 결어긋남(decoherence)의 원인을 완화하고 양자 정보응용에 이용할 수 있도록 물질의 양자적 성질을 향상하는 연구

(Additional research concentration areas of this program include the understanding and predictive design of new materials whose atomic and molecular structure, bonds, and defects can facilitate superb quantum behavior (i.e. coherence, entanglement, spin dynamics, etc.); study of effects from influences such as elastic properties, vibrations, surfaces, and interfaces on the desired quantum (non-classical) behavior of the material; and exploitation of material properties and phenomena to mitigate sources of decoherence and enhance material performance in quantum information applications.)

- 구체적인 중점 연구분야는 아래와 같음

‧ 양자 기술을 위한 집적 광학(Integrated photonics for quantum technologies)

* 광자의 양자 상태를 생성 및 제어하기 위해 광학 소자들을 기판위에 구현하는 집적화 기술

‧ 양자정보과학을 위한 하이브리드 양자 시스템(Hybrid quantum systems for quantum information science)

* 두 개 이상의 물리 시스템을 결합하여 새로운 현상을 탐구하고 새로운 양자 기술을 만들 수 있는 기술

‧ 양자정보 시스템을 위한 단일 광자 광원 개발(Single photon sources for quantum information applications)

* 한 개의 광자만을 방출하는 광원으로 이상적인 경우 100% 확률로 단일광자를 생성

‧ 고체 큐빗(Solid-state qubits)

* 초전도체, 고체 결함, 반도체 양자점 등의 고체 플렛폼에서 구현하는 큐빗 기술

‧ 양자 소재(Quantum materials)

* 전자 상호작용이 강하거나 특수한 물리적 현상을 나타내는 반도체, 초전도체, 자성체 등의 강한 양자적 특성을 보이는 물질

‧ 양자 시뮬레이터(Quantum simulators)

* 양자 시스템을 모사하는 장치로 특정 물리적 시스템의 동작을 모사하고, 이를 통해 양자 시스템의 특성을 이해하고 새로운 양자 기술을 개발하는 데 사용

‧ 양자 알고리즘(Quantum algorithms)

* 양자 중첩/얽힘과 같은 양자역학적 특징을 사용하는 알고리즘

ㅇ (특이사항)

- 아래 표를 참고하여 해당 연구분야에 적합한 전문기관에 지원(중복지원 불가)

정보통신기획평가원(IITP)	한국연구재단(NRF) 미주아시아협력팀	한국연구재단(NRF) 양자기술단
양자 통신/센서 (2개 과제 지원)	양자 소재 (3개 과제 지원)	양자 컴퓨팅 (2개 과제 지원)

2. 개발기간/예산/추진체계

※ 아래는 IITP(양자 통신/센서)에 해당되는 사항임

ㅇ 연구개발기간 : 3년 이내

ㅇ 정부지원연구개발비 : ‘24년 과제당 1.25억원 이내(총 정부지원연구개발비 과제당 7.5억원 이내, 총 2개 과제 지원)

구분	기간	개월수	과제당 정부지원연구개발비
1년차	’24.7월∼‘24.12월	6개월	125 백만원 이내
2년차	’25.1월∼‘25.12월	12개월	250 백만원 이내
3년차	’26.1월∼‘26.12월	12개월	250 백만원 이내
4년차	’27.1월∼‘27.6월	6개월	125 백만원 이내
합계	-	36개월	750 백만원 이내

* 상기 정부지원연구개발비는 한국측 연구개발기관에 지원되는 금액임

(미국측 연구자에게는 미국 AFOSR 공고(https://www.grants.gov/search-results-detail/345653)에 따라 총 600,000 달러(약 7.8억원, 36개월)가 지원될 예정임)

* 연차별 정부지원연구개발비는 당해연도 예산 심의 결과에 따라 변동될 수 있음

ㅇ 주관기관 : 제한없음

ㅇ 지원절차

- 한국측 연구자와 미국측 연구자는 1개의 팀을 구성하여 공동제안서를 작성해야함

‧ 팀당 1개의 제안서만 제출할 수 있음

‧ IITP에는 국문 제안서를, 미국 AFOSR에는 영문 제안서를 제출

- 선정평가는 두 단계로 진행 예정

‧ (1단계) 공동제안서(요약)(white paper, 3쪽이내)를 평가하여 후보 3개팀 선정

* 1단계 선정된 후보팀(3팀) 대상으로 (한/미 양측)공동제안서(full paper, 10쪽이내), (한국측)연구개발계획서 작성 제출을 요청

‧ (2단계) (한/미 양측)공동제안서, (한국측)연구개발계획서를 평가하여 최종 2개팀 선정

- 양국 연구책임자들은 1) 지적재산권, 2) 공동연구 추진을 위한 인력 교류 등을 사전에 협의해야함

연구유형

기초연구 ( √ ), 응용연구 (   ), 개발연구 (   )

TRL ( 2 )~( 3 )단계

과제특징

경쟁형( ), 경쟁형(챌린지)( ), SW자산뱅크등록( ), 공개SW( ), 기술료비징수( )

국제협력R&D(√), 정책지정( ), 혁신도약형( ), 표준화연계( ), 사회문제해결형( ), 일자리연계( ), 소재부품장비( ), 규제샌드박스( ), 연구데이터공개( ), 사업화연계( ), IP-R&D연계( )

구분

기술분야명/팀명

성명

담당 팀장

글로벌협력팀

기주희